미생물(微生物)은 미생물(美生物)이다!

아름다운 미생물 이야기

작아서 더 아름다운 미생물학 강좌

김완기

출판사 사이언스북스 | 발행일 2019년 5월 15일 | ISBN 979-11-8919-861-9

패키지 반양장 · 변형판 148x220 · 504쪽 | 가격 25,000원

분야 생물학

책소개

미생물학의 과거, 현재, 미래
미생물의 탄생과 진화 다 모았다!

 

미생물 한 종(種), 한 종, 그리고 생물학적 의미의 사람까지 모두는 자연이라는 커다란 생명 나무를 이루는 하나의 나뭇잎이다. 겉으로는 무관해 보이지만 다른 거의 모든 생물과의 관계와 마찬가지로 미생물과 사람은 떼려야 뗄 수 없는 관계다. 때로는 서로 불편한 관계를 맺지만 대부분은 아름다운 관계다. 그런 관계를 이해함으로써 자연 속에서 인간을 이해하고 왜 자연을 자연답게 보존해야 하는지에 대한 답도 구할 수 있을 것이다.
우리가 미생물을 이해하고 알아야 하는 또 다른 이유는 단순히 미생물이 자연계에서 차지하는 중요성 때문만은 아니다. 사실 몰라도 불편한 것은 없다. 그 이유는 미생물이 생명의 시작이기 때문이다. 미생물들 대부분이 단 하나의 세포로 존재하면서도 그 속에는 생명의 오묘하고 경이로운 현상들을 고스란히 담고 있다. 우리를 귀찮게 하는 파리나 모기를 죽이면서 미안한 마음이 든다면 그것이 생명에 대한 경외심이다. 더 나아가 도저히 하루아침에 생길 것 같지 않은 그 생명 현상들이 인간에게 주는 의미는 무엇인가? 인간에게 생명이란 무엇인가? 에 대해 잠깐만이라도 고민할 필요성을 느낀다면 이 책의 목적 그 이상이다. 각자가 내린 결론이 파괴적이지만 않다면 그것이 어떠하든 인간의 미래는 아름다울 것이다. -본문에서

편집자 리뷰

위대한 고생물학자이자 진화 생물학자인 스티븐 제이 굴드는 “지구는 첫 화석이 만들어진 뒤 내내 ‘세균의 시대’였다.”라고 말한 적이 있다. 30억 년 전부터 지구의 암석 속에서, 바다 속에서 번성해 온 세균류는 지구에서 가장 유서 깊고, 지구에서 가장 많은 생물량을 차지하는 지배적인 존재였다. 세균만이 아니라 고세균류나 바이러스류까지 포함한 미생물의 역사는 더 오래되고 깊다. 지구가 소행성과 혜성의 대규목 폭격에서 막 벗어나 식기 시작했을 때인 40억 년 이전까지 그 역사가 거슬러 올라간다. 암석이 처음 생겼을 때부터 지구 미생물의 역사가 시작된 셈이다.
사실 지구 역사의 4분의 3의 기간 동안, 생명의 역사로 치면 6분의 5 기간 동안 지구에는 미생물만 있었다. 만물의 영장이라는 인류의 역사와 다양성은 미생물의 역사와 다양성에 비할 바가 못 된다. 하지만 눈에 보이지 않는 미생물은 보이지 않는다는 단 하나의 이유만으로 무시되어 왔다.
지구의 진정한 지배자 미생물의 왕국은 1673년 네덜란드 옷감 상인 안톤 판 레이우엔훅이 현미경을 발견해 이슬 한 방울을 들여다보기 전까지 존재하지 않는 세계였다. 그러나 이제 레이우엔훅으로부터 350년 정도 흐른 지금 인류는 미생물 왕국의 힘을 이해하게 됐다. 아니, 현대 인류 문명 자체가 미생물 없이는 존재할 수 없다. 빵, 술, 김치 등을 만드는 식품 산업은 물론이고, 보톡스, 항생제, 백신, 항암제 등을 개발하는 제약 산업, 심지어 바이오 연료를 생산하는 에너지 산업에 이르기까지 현대 문명의 곳곳에서 미생물학이 다양한 모습으로 활약하고 있다. 미생물이 없으면 이제 우리는 식사 한 끼 제대로 하지 못하고 질병 치료조차 원활히 받을 수 없다.
이번에 (주)사이언스북스에서 출간된 『아름다운 미생물 이야기』는 현대 사회의 필수 교양으로 부각되고 있는 미생물학에 대한 종합적인 개괄서다. 김완기 아주 대학교 의과 대학 약리학과 교수 겸 대학원 의생명 과학과 교수와 최원자 이화 여자 대학교 자연 과학 대학 생명 과학과 교수 겸 대학원 에코 과학부 교수가 함께 펴낸 이 책은 40년간 분자 생물학과 미생물학 분야에서 연구와 교육을 해 온 두 저자의 경험과 지혜가 오롯이 녹아 있다. “작아서 더 아름다운” 존재인 지구 미생물의 어제, 오늘, 내일을 입체적으로 짚어내고 있다.
특히 미생물의 진화사를 대폭발(big bang)과 우주 팽창, 그리고 은하와 태양계 형성 같은 우주의 진화사와 결합해 빅 히스토리의 일부로서 소개하고 있는 지점이 기존의 미생물학 개괄서들과의 차이점이다. 이것은 자연 과학에 대한 융합 교육의 필요성이 증가하고 있는 교육 현실과 극한 미생물에 대한 연구 성과가 축적되고 있는 현재의 학계 동향을 반영한 결과다. 최근 육상이나 해양 같은 지구 표면만이 아니라 지하 수천 킬로미터 아래 마그마처럼 뜨거운 환경에서 서식하는 미생물이나 방사선 폐기물 저장고 같은 극한 환경에서 서식하는 미생물에 대한 연구 성과가 최근 축적되면서 미생물이 지구에서만 서식 가능한 게 아니라, 우주 공간에서도, 혹은 다른 행성에서도 충분히 서식 가능하다는 게 밝혀지면서, 우주 생물학에 대한 관심이 뜨겁다. 폴 데이비스 같은 이는 지구 생명의 기원이 화성에서 탄생했다 지금은 사라진 생명체가 화성 운석을 타고 우주 공간을 건너온 것이라고 주장하기까지 한다. 김완기 교수와 최원자 교수는 이런 최근 연구 성과들을 바탕으로 한 통찰들을 이 미생물학 입문서에 녹여냈다. 1부 「미생물의 행진」은 최근 연구 성과에 바탕을 두고 미생물의 역사, 지구 생명의 역사를 재구축해 내 미생물학 초심자라도 미생물의 진화사에 대한 큰 그림을 그릴 수 있게 구성했다. 또 2부 「미생물학의 역사」에서는 미생물학의 ‘큰아버지’ 레이우엔훅, ‘아버지’ 파스퇴르, ‘작은아버지’ 코흐의 삶과 업적을 통해 미생물학의 탄생사를 흥미진진하게 살핀다.
최신 연구 성과에 바탕을 두고, 융합 교육의 염두에 둔 구성은 책 곳곳에서 확인할 수 있다. 항생제에 대해 내성을 가진 질병 등에 맞서 분투하는 미생물학자들의 이야기나, 보톡스 같은 새로운 미용 및 의료 관련 기술이나, 바이오 에탄올 같은 새로운 에너지원 개발에 공들이는 산업계 소식을 3부 「생활 속의 미생물」에서 만날 수 있고, 공진화, 전유전체, 합성 생물학 등등 미생물학계의 최근 이슈들도 4부 「미생물과 진화」에서 만나 볼 수 있다.
전 세계적으로 미생물학 산업의 시장 규모는 2016년 현재 89억 달러(약 10조 원)에 이르며 2026년에는 165억 달러(20조 원)에 이를 것으로 추정된다. 사실, 한국의 미래 먹을거리로 주목받는 바이오 산업은 미생물학이 없으면 존재할 수가 없다. 『아름다운 미생물 이야기』를 21세기의 필수 교양으로 그 무게가 날이 갈수록 커지는 미생물학 공부의 출발점으로 삼아 보면 어떨까, 독자들에게 일독을 권한다.

40여 년간 미생물을 연구해 온
분자 생물학과 바이오테크놀리지의 권위자들이 들려주는
미생물학 이야기 보따리

미생물 한 종(種), 한 종, 그리고 생물학적 의미의 사람까지 모두는 자연이라는 커다란 생명 나무를 이루는 하나의 나뭇잎이다. 겉으로는 무관해 보이지만 다른 거의 모든 생물과의 관계와 마찬가지로 미생물과 사람은 떼려야 뗄 수 없는 관계다. 때로는 서로 불편한 관계를 맺지만 대부분은 아름다운 관계다. 그런 관계를 이해함으로써 자연 속에서 인간을 이해하고 왜 자연을 자연답게 보존해야 하는지에 대한 답도 구할 수 있을 것이다.
우리가 미생물을 이해하고 알아야 하는 또 다른 이유는 단순히 미생물이 자연계에서 차지하는 중요성 때문만은 아니다. 사실 몰라도 불편한 것은 없다. 그 이유는 미생물이 생명의 시작이기 때문이다. 미생물들 대부분이 단 하나의 세포로 존재하면서도 그 속에는 생명의 오묘하고 경이로운 현상들을 고스란히 담고 있다. 우리를 귀찮게 하는 파리나 모기를 죽이면서 미안한 마음이 든다면 그것이 생명에 대한 경외심이다. 더 나아가 도저히 하루아침에 생길 것 같지 않은 그 생명 현상들이 인간에게 주는 의미는 무엇인가? 인간에게 생명이란 무엇인가? 에 대해 잠깐만이라도 고민할 필요성을 느낀다면 이 책의 목적 그 이상이다. 각자가 내린 결론이 파괴적이지만 않다면 그것이 어떠하든 인간의 미래는 아름다울 것이다. -본문에서

1부 미생물의 행진
생명이란 무엇인가? 생물학적으로 볼 때 살아 있는 생명체는 엄밀하지는 않지만 일반적으로 다음과 같은 특성을 지닌다. 자라고, 물질 대사를 하고, 외부적으로나 내부적으로 움직이고, 자신과 닮은 개체를 생산하고, 외부 자극에 반응한다. 이를 위해서 탄수화물, 지질, 핵산, 단백질과 같은 성분을 지니고, 살아가기 위해 에너지와 물질을 필요로 하며, 하나 혹은 그 이상의 세포로 이루어져 있다. 또한 살아 있는 생명체는 항상성을 유지하며 진화한다. 사람을 비롯한 지구 상의 모든 생명체는 탄소로 이뤄진 유기체로 이루어져 있지만, 유기체의 반응이 사람의 정신 세계까지 영향을 미칠까 하는 주제에 들어가면 상당히 혼란스러운 것이 사실이다. 이 책에서는 미생물에 국한하기로 한다.

2부 미생물학의 역사
미생물학의 역사는 1600년대 후반 호기심으로 가득 찬 네덜란드의 상인 레이우엔훅이 현미경을 발명함으로써 시작되었다. 그 후 독일의 코흐와 프랑스의 파스퇴르를 거쳐 세포 수준의 근대 미생물학이 완성된다. 20세기 들어 양차 세계 대전으로 인한 정체기에 들었다가 1945년경부터 분자 수준의 현대 미생물학으로 발전한다. 편의상 레이우엔훅, 코흐, 파스퇴르 시대 약 150년 동안을 미생물학 태동기로, 1945년 이후를 현대 미생물학 시대로 나누어 기술한다.

3부 생활 속의 미생물
생활 속에서 미생물은 우리에게 이롭거나 해롭다. 이롭지도 않고 해롭지도 않은 것은 있어도 이로우면서 동시에 해로운 것은 거의 없다. 이롭거나 해롭지 않은 미생물의 수는 해로운 미생물의 수보다 훨씬 많다. 우리 주위에 퍼져 있는 미생물만 중요한 것이 아니다. 우리 몸 안의 미생물도 중요하다. 아주 최근을 제외하고는 인간 질병의 역사는 해로운 미생물과의 싸움이었다. 하지만 우리가 느끼지 못하는 곳에서 미생물들은 눈에 보이지 않게 자연을 아름답게 만든다. 3부에서는 인간과 미생물 혹은 생활 속의 미생물을 다루되 재미를 끌 만한 미생물만 골라서 기술한다. 자세한 내용이 필요할 경우 각 분야의 전문적인 서적을 참조하기 바란다.

4부 미생물과 진화
수많은 미생물 가운데 사람과 직접 접촉하면서 살아가는 미생물도 상당히 많다. 4부에서는 감염성 미생물에 대처하는 사람의 면역 체계의 진화, 장내 세균과 사람의 공진화, 미생물의 시험관 안의 진화, 그리고 인공 미생물의 등장과 이에 따른 생명의 이해를 기술한다.

목차

머리말 007

용어에 대하여 011

 

1부 미생물의 행진

1장 생명 물질 019

2장 생명으로 가는 길 047

3장 최초의 생명체 075

4장 물질 대사 095

5장 미생물의 진화 125

6장 미생물이란? 153

 

2부 미생물학의 역사

7장 미생물학의 태동 171

8장 현대 미생물학 199

 

3부 생활 속의 미생물

9장 자연과 미생물 237

10장 항생제 255

11장 밥상 위의 미생물 271

12장 미생물 공장 291

13장 장내 세균 315

14장 활성균 333

15장 미생물과 감염 351

16장 생물 무기 377

 

4부 미생물과 진화

17장 미생물과 면역 체계의 진화 395

18장 미생물과 공진화 413

19장 시험관 안의 미생물 진화 429

20장 인공 미생물 449

 

맺음말 469

후주 475

찾아보기 490

작가 소개

김완기

서울 대학교에서 미생물학으로 학사와 석사 학위를 받았다. 미국 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스(University of California, Los Angeles, UCLA)에서 분자 생물학 연구로 박사 학위를 받았다. 목암 생명 과학 연구소 연구 부장, 미국 국립 보건원(National Institutes of Health, NIH) 박사 후 연구원으로 재직했고, 현재 아주 대학교 의과 대학 약리학과 교수 겸 대학원 의생명 과학과 교수로 재직하고 있다.

독자 리뷰